RU2159893C2

RU2159893C2 - Horizontal flue boiler

Info

Publication number: RU2159893C2
Application number: RU99100554A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Каменских; А.Н. Маштаков; В.А. Суслин; И.Б. Боловин
Original assignee: Каменских Геннадий Георгиевич; Маштаков Александр Николаевич; Суслин Владимир Александрович; Боловин Игорь Борисович
Priority date: 1999-01-10
Filing date: 1999-01-10
Publication date: 2000-11-27

Abstract

FIELD: heat power engineering; steam and hot-water boilers. SUBSTANCE: proposed boiler has cylindrical housing with tube plate fitted at front and bottom at rear, thus forming water-filled space. Cylindrical flame tube is arranged inside housing water space eccentrically, with axis displaced downwards. Flame tube is provided with front and rear elliptical bottoms and first-pass tire tubes equally spaced over circumference coaxially with flame tube. Second- pass fire tubes surround flame tube on part of its circumference. Front end of flame tube provided with elliptical bottom has sharply bent elbows and t-pieces connecting flame tube space with first-pass fire tubes. Outlet ends of first-pass fire tubes are secured in holes of inner wall of rotary chamber adjoining boiler bottom, and inlet ends, in conical holes of t- pieces, thus forming diffusers together with t-pieces. Opposite holes of T-pieces are sealed by stoppers shaped to radius. Inlet ends of second- pass fire tubes are secured in holes of rotary chamber inner wall, and outlet ends, in tube plate holes. EFFECT: increased heating surface area at constant overall dimensions, intensified heat transfer, improved aerodynamic characteristics and reduced amount of harmful matter in combustion products. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котлах для получения пара и горячей воды. The invention relates to heat engineering and can be used in boilers to produce steam and hot water.

Известен горизонтальный отопительный котел для работы на жидком или газообразном топливе, содержащий корпус с отводящим газоходом и торцевыми крышками, одна из которых выполнена съемной с отверстием для горелки, и топочную камеру с одним открытым торцом, размещенную в корпусе с образованием кольцевого зазора, сообщающегося с каналами подвода и отвода нагреваемой воды (см. патент 2042878, RU, F 22 B 15/00, 1992). В указанном котле дымогарные трубы одним концом закреплены в отверстиях крышки корпуса и соединены между собой последовательно с образованием канала, соединяющего топочную камеру с отводящим газоходом, причем концы закрепленных в отверстиях крышки дымогарных труб попарно соединены между собой газонепроницаемыми коробами. Known horizontal heating boiler for working on liquid or gaseous fuel, comprising a housing with a flue gas duct and end caps, one of which is removable with an opening for the burner, and a combustion chamber with one open end placed in the housing with the formation of an annular gap in communication with the channels supply and removal of heated water (see patent 2042878, RU, F 22 B 15/00, 1992). In the specified boiler, the smoke tubes are fixed at one end in the openings of the housing cover and connected to each other in series with the formation of a channel connecting the combustion chamber to the exhaust gas duct, the ends of the smoke pipes fixed in the openings of the cover of the smoke pipes are interconnected in pairs by gas tight boxes.

Недостатком известного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и расположение газоперепускных коробов за пределами водяного объема котла и связанного с этим теплопотерями. A disadvantage of the known boiler is the low heat utilization of the burned fuel due to the small heating surface and the location of the gas transfer ducts outside the boiler water volume and the associated heat loss.

Известен водогрейный котел, состоящий из цилиндрического корпуса, жаровой трубы, оснащенной горелкой для подачи газообразного или жидкого топлива, дымогарных труб, размещенных вокруг жаровой трубы и подсоединенных к кольцевому коллектору с газоотводящим патрубком (см. патент 638883, CH, заявл. 27.08.79, N 7743/79, опубл. 14.10.83, F 24 H 1/28). Вокруг дымогарных труб расположена стенка волнистого профиля, разделяющая водяное пространство котла на два объема. Водяной объем, примыкающий к жаровой трубе, используется для отопления, а за пределами стенки - для хозяйственных нужд. A well-known hot water boiler consisting of a cylindrical body, a flame tube equipped with a burner for supplying gaseous or liquid fuel, smoke tubes placed around the flame tube and connected to an annular manifold with a gas outlet (see patent 638883, CH, application. 27.08.79, N 7743/79, publ. 14.10.83, F 24 H 1/28). Around the smoke tubes there is a wavy profile wall dividing the boiler water space into two volumes. The water volume adjacent to the flame tube is used for heating, and outside the wall - for household needs.

Недостатком известного котла является также недостаточное использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и сложности конструкции. A disadvantage of the known boiler is also the insufficient use of the heat of the burned fuel due to the small heating surface and the complexity of the design.

Известен горизонтальный жаротрубный котел, содержащий корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены дымогарные трубы и жаровая труба с поворотной камерой (см. патент 2062395, RU, (93032484/06), F 22 B 7/12, 1993). Ближайшие к жаровой трубе дымогарные трубы расположены по концентрическим окружностям, соосным с жаровой трубой, концы которых закреплены с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой - в отверстиях стенки поворотной камеры. Входной участок жаровой трубы закреплен в трубной доске и выполнен в виде цилиндрического патрубка. A horizontal fire tube boiler is known, comprising a housing with end pipe boards, in the cavity of which smoke tubes and a fire tube with a rotary chamber are placed (see patent 2062395, RU, (93032484/06), F 22 B 7/12, 1993). The smokestacks closest to the flame tube are arranged in concentric circles coaxial with the flame tube, the ends of which are fixed on one side in the holes of the tube plate, and on the other, in the holes of the wall of the rotary chamber. The input section of the flame tube is fixed in the tube plate and is made in the form of a cylindrical pipe.

Недостатком известного котла является малоэффективное использование тепла сгоревшего топлива в связи с малой поверхностью нагрева. A disadvantage of the known boiler is the inefficient use of the heat of the burned fuel due to the small heating surface.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является изобретение по патенту 2062395, RU, (93032484/06), которое примем за прототип. The closest technical solution to the proposed is the invention according to patent 2062395, RU, (93032484/06), which we take as a prototype.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является требование при неизменных габаритах котла увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию теплопередачи и экологическую безопасность. The main task pursued by this invention is the requirement, with the dimensions of the boiler being unchanged, to increase the heating surface, increase the heat transfer and environmental safety.

При решении указанной задачи получим следующий технический результат. Повышается экономичность за счет более эффективного сжигания топлива, поддержания температуры уходящих газов в оптимальном режиме и интенсификации теплообмена. Улучшается аэродинамическая характеристика котла за счет организации входа топочных газов в дымогарные трубы по направлению их движения и плавного изменения направления посредством гнутых участков труб. Уменьшаются габариты и масса котла вследствие рационального размещения дымогарных труб по периметру наружной стенки жаровой трубы. Повышается эксплуатационная надежность за счет увеличения времени пребывания горючего материала в топочном пространстве и рационального распределения тепловых напряжений. When solving this problem, we obtain the following technical result. Efficiency is increased due to more efficient combustion of fuel, maintaining the temperature of the flue gases in an optimal mode and the intensification of heat transfer. The aerodynamic characteristics of the boiler are improved due to the organization of the entry of flue gases into the smoke tubes in the direction of their movement and a smooth change of direction through bent sections of the pipes. The dimensions and weight of the boiler are reduced due to the rational placement of smoke tubes around the perimeter of the outer wall of the flame tube. Improves operational reliability by increasing the residence time of combustible material in the furnace space and the rational distribution of thermal stresses.

Для решения указанной задачи в горизонтально расположенном корпусе котла с передней трубной доской и задним днищем размещены окруженные водой эксцентрично (со смещением оси вниз) жаровая труба цилиндрической формы, снабженная передним и задним эллиптическими днищами, и равномерно расположенные по концентрическим окружностям соосно с жаровой трубой трубы первого и второго хода. Трубы первого хода окружают жаровую трубу по окружности, а второго хода - в виде части окружности. Передний торец жаровой трубы, снабженный эллиптическим днищем, имеет в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы, крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода, выходные концы которых крепятся в отверстиях внутренней стенки поворотной камеры, примыкающей к днищу котла, а входные - в конических отверстиях тройников совместно с которыми образуют диффузоры, а в противолежащих отверстиях тройников установлены профилированные по радиусу заглушки. To solve this problem, in a horizontally located boiler casing with a front tube board and a rear bottom, a cylindrical flame tube surrounded by water is eccentrically (with an axis shifted downward), equipped with front and rear elliptical bottoms, and uniformly arranged along concentric circles coaxially with the flame tube of the first pipe and the second move. Pipes of the first stroke surround the flame tube in a circle, and of the second stroke as a part of a circle. The front end of the flame tube, equipped with an elliptical bottom, has, at points equidistant from the axis of the flame pipe, bent pipe elbows and tees in contact with them with their central holes, connecting the cavity of the flame pipe with smoke tubes of the first stroke, the output ends of which are attached to the holes of the inner wall of the rotary the chamber adjacent to the bottom of the boiler, and the inlet - in the conical holes of the tees together with which form diffusers, and in the opposing holes of the tees installed profiles nye the radial stub.

Входные концы дымогарных труб второго хода крепятся в отверстиях стенки поворотной камеры, а выходные - в отверстиях трубной доски, несущей снаружи газовый короб, связанный с дымовой трубой. Переднее днище жаровой трубы снабжено с внешней стороны горловиной, выведенной за пределы трубной доски, а с внутренней - диффузорным насадком с окнами в местах его примыкания с эллиптическим днищем. Внешняя стенка поворотной камеры выполнена в виде съемной крышки. The inlet ends of the second-stage smoke tubes are fixed in the openings of the wall of the rotary chamber, and the outlet ends in the openings of the tube board carrying the gas duct connected to the chimney from the outside. The front bottom of the flame tube is equipped on the outer side with a neck extended outside the tube plate, and on the inside there is a diffuser nozzle with windows in the places where it adjoins the elliptical bottom. The outer wall of the rotary chamber is made in the form of a removable cover.

Сопоставительный анализ с известными аналогами и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with known analogues and prototype allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Известны признаки ". .. по периферии переднего днища в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы, установлены крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода..." частично известны (см. авт. св. 1326834, SU, F 22 B 7/12, 1985), в котором"... топка подключена верхней частью через кольцевую поворотную камеру к дымогарным трубам. " В предлагаемом "... жаровая труба подключена к дымогарным трубам через крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники."
Известны признаки ". .. жаровая труба установлена эксцентрично относительно корпуса (со смещением вниз). . ." (см. заявка 2533671, FR, заявл. 24.09.82, N 8216421, опубл. 03.03.84, F 23 K 3/00, F 23 B 1/00).The signs are known "... on the periphery of the front bottom at points equidistant from the axis of the flame tube, bent pipe bends are installed and tees in contact with them through their central holes connecting the cavity of the flame pipe with smoke tubes of the first stroke ..." are partially known (see ed. St. 1326834, SU, F 22 B 7/12, 1985), in which "... the firebox is connected with the upper part through the annular rotary chamber to the smoke pipes." In the proposed "... the heat pipe is connected to the smoke pipes through pipe bends and wetted E its center holes tees. "
The signs are known "... the flame tube is mounted eccentrically relative to the body (with a downward displacement)..." (see application 2533671, FR, application. 24.09.82, N 8216421, publ. 03.03.84, F 23 K 3/00, F 23 B 1/00).

Признаки "... внешняя стенка поворотной камеры выполнена в виде съемной крышки...", известны (см. заявка 3130483, DE, заявл. 23.07.81, N P 3130483.4, опубл. 24.03.83, F 22 B 7/12). The signs "... the outer wall of the pivoting chamber is made in the form of a removable cover ...", are known (see application 3130483, DE, application. 23.07.81, NP 3130483.4, publ. 24.03.83, F 22 B 7/12) .

В данном изобретении более высокий технический результат достигается тем, что реализация предложенных и известных признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы делает изобретение экономичным, экологически более чистым, технологически более простым, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". In this invention, a higher technical result is achieved by the fact that the implementation of the proposed and well-known features in combination with the features set forth in the limiting part of the formula makes the invention economical, environmentally friendly, technologically simpler, helps to obtain new consumer properties of the object of the invention, which is confirmed by the achievement of the specified technical result, and this gives reason to believe that the proposed technical solution meets the criteria of the invention "from retatelsky level. "

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез котла; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - выноска А1 на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section through a boiler; in FIG. 2 - section BB in FIG. 1; in FIG. 3 - callout A1 in FIG. 1.

Горизонтальный жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому спереди примыкает трубная доска 2, а сзади днище 3. Пространство, ограниченное корпусом 1, трубной доской 2 и днищем 3, заполнено водой до определенного уровня. Внутри водяного объема эксцентрично (со смещением оси вниз) размещена цилиндрической формы жаровая труба 4, снабженная передним 5 и задним 6 эллиптическими днищами. Дымогарные трубы первого хода 7 размещены равномерно по окружности соосно с жаровой трубой, а второго хода 8 - по части окружности. Переднее днище 5 жаровой трубы 4 имеет по периферии в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы 4, крутоизогнутые колена труб 9 и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники 10, соединяющие полость жаровой трубы 4 с дымогарными трубами первого хода 7. Выходные концы дымогарных труб первого хода 7 крепятся в отверстиях внутренней стенки 11 поворотной камеры 12, примыкающей к днищу 3 котла, а входные - в конических отверстиях тройников 10, совместно с которыми образуют диффузоры, а противолежащие отверстия тройников 10 герметизированы профилированными по радиусу заглушками 13. Входные концы дымогарных труб второго хода крепятся в отверстиях внутренней стенки 11 поворотной камеры 12, а выходные - в отверстиях стенки трубной доски 2, к которой снаружи котла примыкает газовый короб 14, связанный с дымовой трубой. Переднее днище 5 жаровой трубы 4 снабжено горловиной 15, выведенной за пределы котла для установки горелочного устройства 16. В горловину 15 установлен съемный люк 17 футерованный огнеупорным материалом и диффузорный насадок 18 из жаропрочной стали с окнами 19 у основания. Поворотная камера 12 выполнена цилиндрической формы. Внешняя стенка поворотной камеры 12 выполнена со съемной крышкой 20 изолированной изнутри теплостойким материалом. The horizontal fire tube boiler contains a cylindrical body 1, to which the tube board 2 adjoins in front and the bottom 3 at the back. The space bounded by the housing 1, the tube board 2 and the bottom 3 is filled with water to a certain level. Inside the water volume, an eccentric (with an axis downward) cylindrical flame tube 4 is placed, equipped with a front 5 and a rear 6 elliptical bottoms. Smoke tubes of the first stroke 7 are placed evenly around the circumference coaxially with the flame tube, and the second stroke 8 is placed along the circumference. The front bottom 5 of the flame tube 4 has, on the periphery at points equidistant from the axis of the flame tube 4, steeply bent pipe elbows 9 and tees 10 contacting them with their central holes, connecting the cavity of the flame tube 4 with the smoke tubes of the first stroke 7. The output ends of the smoke tubes of the first 7 are mounted in the holes of the inner wall 11 of the rotary chamber 12 adjacent to the bottom 3 of the boiler, and the inlet holes are in the conical holes of the tees 10, together with which they form diffusers, and the opposite holes of the tees 10 are sealed ovany profiled radially plugs 13. The input ends of flue tubes mounted in a second stroke rotary chamber inner wall openings 11 12 and the output - in holes wall tube plate 2, which abuts the outside of the boiler gas conduit 14 connected to a chimney. The front bottom 5 of the flame tube 4 is equipped with a neck 15, which is led outside the boiler for installing the burner 16. In the neck 15 there is a removable hatch 17 lined with refractory material and diffuser nozzles 18 made of heat-resistant steel with windows 19 at the base. The rotary chamber 12 is made of a cylindrical shape. The outer wall of the rotary chamber 12 is made with a removable cover 20 insulated from the inside with heat-resistant material.

Котел снабжен патрубками подвода питательной воды 21 и отвода горячей воды или пара 22. Труба 23 предназначена для очистки внутренней поверхности котла продувкой. Жаровая труба 4 снабжена подвижной опорой 24. К водяному объему котла подключена труба 25, предназначенная для слива воды из котла. Внутренняя поверхность жаровой трубы снабжена продольными ребрами 26. Котел установлен на опорную раму 27. The boiler is equipped with nozzles for supplying feedwater 21 and removal of hot water or steam 22. The pipe 23 is designed to purge the inside of the boiler by blowing. The heat pipe 4 is equipped with a movable support 24. A pipe 25 is connected to the water volume of the boiler, designed to drain the water from the boiler. The inner surface of the flame tube is provided with longitudinal ribs 26. The boiler is mounted on a support frame 27.

Работа котла осуществляется следующим образом. The operation of the boiler is as follows.

Перед запуском котел заполняют водой до определенного уровня, после чего запускают горелочное устройство 16. Образующиеся топочные газы распространяются по всей длине жаровой трубы 4. Встречая на своем пути заднее днище 6, топочные газы разворачиваются в обратном направлении, обтекают внутреннюю поверхность жаровой трубы 4, отдают тепло ее стенкам с ребрами 26, днищам 5 и 6. Часть топочных газов вблизи переднего днища 5 через окна 19 диффузорного насадка 18 рециркулирует в зону пламени, где происходит дожигание недогоревшего топлива. Затем топочные газы через крутоизогнутые колена 9, увеличив скорость в диффузорах тройников 10, попадают в дымогарные трубы первого хода 7, откуда поступают в поворотную камеру 12, где снова поворачивают на 180^o, проходят по дымогарным трубам второго хода 8 и попадают в газовый короб 14, откуда выводятся в дымовую трубу. На всем пути следования по крутоизогнутым коленам 9, дымогарным трубам первого 7 и второго 8 ходов труб топочные газы отдают тепло водяному объему котла.Before starting, the boiler is filled with water to a certain level, and then the burner device 16 is started. The resulting flue gases propagate along the entire length of the flame tube 4. When they meet the rear bottom 6 on their way, the combustion gases unfold in the opposite direction, flow around the inner surface of the flame tube 4, give heat to its walls with fins 26, bottoms 5 and 6. A portion of the flue gases near the front bottom 5 through the windows 19 of the diffuser nozzle 18 is recycled to the flame zone, where the unburned fuel is burned. Then the flue gases through the steeply bent elbows 9, increasing the speed in the diffusers of the tees 10, enter the smoke tubes of the first stroke 7, from where they enter the rotary chamber 12, where they turn again 180 ^° , pass through the smoke pipes of the second stroke 8 and enter the gas box 14 from where they are discharged into the chimney. Throughout the route along steeply bent elbows 9, smoke tubes of the first 7 and second 8 pipe strokes, flue gases give off heat to the boiler water volume.

По мере надобности через патрубок 22 производят отбор горячей воды или пара. If necessary, through the pipe 22 produce the selection of hot water or steam.

Для очистки внутренних поверхностей дымогарных труб снимают заглушки 13 и съемную крышку 20. To clean the inner surfaces of the smoke tubes remove the plugs 13 and the removable cover 20.

Регулировкой работы горелочного устройства 16 в зависимости от расхода воды или пара добиваются оптимального режима работы котла. By adjusting the operation of the burner device 16, depending on the flow of water or steam, the optimum operation of the boiler is achieved.

Подвижная опора 24 консоли жаровой трубы 4 дает возможность последней под влиянием температурных колебаний свободно перемещаться в осевом направлении. The movable support 24 of the console of the flame tube 4 allows the latter under the influence of temperature fluctuations to move freely in the axial direction.

Claims

A horizontal fire tube boiler containing a body with an end tube plate and a bottom, in the cavity of which there is a fire tube, a rotary chamber, and bundles of smoke tubes evenly spaced along concentric circles coaxial with the flame tube, the output ends of the first course smoke tubes being fixed in the holes of the rotary wall chamber, and smoke pipes of the second stroke with the input ends fixed in the holes of the wall of the rotary chamber, and the output in the holes of the wall of the tube plate, while the input section of the flame the pipes are fixed in a tube plate, characterized in that the smoke pipes of the first stroke surround the flame pipe in a circle and the second stroke in a circumference, the flame pipe being eccentrically mounted relative to the body (with an offset downward) and provided with front and rear elliptical bottoms, on the periphery of the front bottom at points equidistant from the axis of the flame tube, bent pipe elbows and tees in contact with them with their central holes are installed, connecting the cavity of the flame tube with smoke tubes first stage beams, the inlet ends of which are fixed in the conical openings of the tees, together with which form diffusers, the opposite openings of the tees are sealed with radius-shaped plugs connected to the tube plate carrying an outside gas box connected to the chimney, and the front bottom of the flame tube is provided on the outside, a neck extended outside the boiler, and on the inside, a diffuser nozzle with windows in the places where it fits to the bottom, and the outer wall of the rotary chamber is made in the form of a removable cover.